Python NumPyのcross()メソッドで2つのベクトルの外積を計算し、結果の軸（方向）を変更する方法

2つのベクトルの外積（クロス積）を計算するには、PythonのNumPyで提供されている numpy.cross() メソッドを使用します。このメソッドは、ベクトルの外積である c を返します。

主なパラメータは以下のとおりです。

• 第1引数 a：最初のベクトルの成分
• 第2引数 b：2番目のベクトルの成分
• 第3引数 axisa：ベクトルを定義する a の軸。デフォルトは最後の軸です。
• 第4引数 axisb：ベクトルを定義する b の軸。デフォルトは最後の軸です。
• 第5引数 axisc：外積ベクトルを格納する c の軸。両方の入力ベクトルの次元が2の場合、戻り値がスカラーになるため無視されます。デフォルトは最後の軸です。
• 第6引数 axis：指定した場合、a・b・c すべてに共通するベクトルおよび外積を定義する軸となります。axisa、axisb、axisc よりも優先されます。

手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

次に、2つのベクトルを作成します。ここでは int 型の要素を挿入しています。

arr1 = np.array([[5,10,15], [30,35,40]])
arr2 = np.array([[30,35,40], [5,10,15]])

作成したベクトルを表示します。

print("Vector 1...\n", arr1)
print("\nVector 2...\n", arr2)

2つのベクトルの外積を計算するには、Python Numpy の numpy.cross() メソッドを使用します。このメソッドは、ベクトルの外積 c を返します。ここでは axisc=0 を指定することで、結果の出力方向（軸）を変更しています。

print("\nResult...\n",np.cross(arr1, arr2, axisc=0))

サンプルコード

import numpy as np

# 2つのベクトルを作成
# int 型の要素を挿入
arr1 = np.array([[5,10,15], [30,35,40]])
arr2 = np.array([[30,35,40], [5,10,15]])

# ベクトルを表示
print("Vector 1...\n", arr1)
print("\nVector 2...\n", arr2)

# numpy.cross() メソッドで2つのベクトルの外積を計算
print("\nResult...\n",np.cross(arr1, arr2, axisc=0))

出力結果

Vector 1...
[[ 5 10 15]
[30 35 40]]

Vector 2...
[[30 35 40]
[ 5 10 15]]

Result...
[[-125 125]
[ 250 -250]
[-125 125]]

このように、axisc パラメータを活用することで、外積の結果が格納される軸を自由に制御できます。多次元配列を扱う際に、出力の形状を目的の構造に合わせたい場合に非常に便利です。